电子设计课总复习.docx

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电子设计课总复习

数字与系统部分

1名词解释

UART：

通用异步收发器（UniversalAsynchronousReceiver/Transmitter）

RTC：

实施时钟（Real-TimeClock）

MCU：

微控制器（MicrocontrollerUnit）

VCO：

压控振荡器（voltage-controlledoscillator）

WDT：

看门狗定时器（WatchdogTimer）

FPGA：

现场可编程门阵列（Field－ProgrammableGateArray）

PLL：

锁相环（PhaseLockedLoop）

CAN：

控制器局域网总线（CONTROLLERAREANETWORK）

PWM：

脉宽调制（PulseWidthModulation）

DDS：

直接数字合成（DirectDigitalSynthesizer）

LCD：

液晶显示器件（LiquidCrystalDisplay）

D/A：

数模转换器（将数字信号转换为模拟信号的电路称为数模转换器（简称d/a转换器或dac,digitaltoanalogconverter）

2、串行总线

RS232总线：

通用异步串行通信，两线就可以实现全双工

I2C总线：

二线串行传输，一般用于板上芯片互联，支持一对总线多个设备（InterIntegratedCircuit）

SDA（串行数据线）SCL（串行时钟线）

SPI总线：

三线同步串行总线，AT25F1024。

SPI是英文SerialPeripheralInterface的缩写，中文意思是串行外围设备接口。

SPI的通信原理很简单，它以主从方式工作，这种模式通常有一个主设备和一个或多个从设备，需要至少4根线，事实上3根也可以（用于单向传输时，也就是半双工方式）。

也是所有基于SPI的设备共有的，它们是SDI（数据输入），SDO（数据输出），SCK（时钟），CS（片选）

（1）SDO–主设备数据输出，从设备数据输入

（2）SDI–主设备数据输入，从设备数据输出

（3）SCLK–时钟信号，由主设备产生

（4）CS–从设备使能信号，由主设备控制

其中CS是控制芯片是否被选中的，也就是说只有片选信号为预先规定的使能信号时（高电位或低电位），对此芯片的操作才有效。

这就允许在同一总线上连接多个SPI设备成为可能。

OneWire总线：

单线串行传输

CAN总线控制器局域网总线

双线差分，最高速率1Mbps，最远距离10公里

多节点

MCP2515、TJA1050

STM32F103系列MCU内带CAN控制器模块

USB总线通用串行总线

FT245BM、CY7C68013

STM32F103系列MCU内带USB2.0FullSpeedDeviece

OneWire器件：

DS18B20

DS-18B20数字温度传感器

技术性能描述

1.1独特的单线接口方式，DS18B20在与微处理器连接时仅需要一条口线即可实现微处理器与DS18B20的双向通讯。

1.2测温范围－55℃～＋125℃，固有测温分辨率0.5℃。

1.3支持多点组网功能，多个DS18B20可以并联在唯一的三线上，最多只能并联8个，如果数量过多，会使供电电源电压过低，从而造成信号传输的不稳定，实现多点测温

1.4工作电源:

3~5V/DC

1.5在使用中不需要任何外围元件

1.6测量结果以9~12位数字量方式串行传送

引脚封装TO-92封装用途描述

1接地接地

2数字信号输入输出，一线输出：

源极开路

3电源可选电源管脚。

见"寄生功率"一节细节方面。

电源必须接地，为行动中，寄生虫功率模式。

不在本表中所有管脚不须接线。

AT24C01、AT24C02、AT24C04，容量分别为１Ｋ、2K、4K。

可见，XX代表容量的大小。

TTL电平转换为RS232电平：

MAX232

PC串口RS232：

TXD发送RXD接收

TTL为5V--RS232-12V逻辑1

LVTTL电平转换为RS232电平：

MAX3232

TTL为0V--RS232+12V逻辑0　

MAX232芯片是美信公司专门为电脑的RS-232标准串口设计的单电源电平转换芯片,使用+5v单电源供电。

引脚介绍：

　　第一部分是电荷泵电路。

由1、2、3、4、5、6脚和4只电容构成。

功能是产生+12v和-12v两个电源，提供给RS-232串口电平的需要。

　　第二部分是数据转换通道。

由7、8、9、10、11、12、13、14脚构成两个数据通道。

　　其中13脚（R1IN）、12脚（R1OUT）、11脚（T1IN）、14脚（T1OUT）为第一数据通道。

　　8脚（R2IN）、9脚（R2OUT）、10脚（T2IN）、7脚（T2OUT）为第二数据通道。

　　TTL/CMOS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS-232数据从T1OUT、T2OUT送到电脑DB9插头；DB9插头的RS-232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/CMOS数据后从R1OUT、R2OUT输出。

　　第三部分是供电。

15脚GND、16脚VCC（+5v）。

主要特点：

　　1、符合所有的RS-232C技术标准

　　2、只需要单一+5V电源供电

　　3、片载电荷泵具有升压、电压极性反转能力，能够产生+10V和-10V电压V+、V-

　　4、功耗低，典型供电电流5mA

　　5、内部集成2个RS-232C驱动器

6、内部集成两个RS-232C接收器

V/F转换器：

用测频的方式测量模拟电压

施密特触发器：

74HC14

器件工作温度范围：

商业级/民用级：

0～70℃

工业级：

-40～85℃

军工级/航空级：

-55～+125℃

汽车级作温度范围大于工业级，小于军用级

PLL：

可以实现倍频分频

画出锁相倍频电路的原理框图，写出锁相输出频率fo与输入信号频率fi之间的关系

各部分的作用

 PD——产生误差电压

 LF——产生控制电压

 CO——产生瞬时输出频率

PLL环路在某一因素作用下，利用输入与输出信号的相位差产生误差电压，并滤除其中非线性成分与噪声后的纯净控制信号控制压控振荡器，使朝着缩小固有角频差方向变化，一旦趋向很小常数（称为剩余相位差）时，则锁相环路被锁定了，即

现在大部分新设计的微控制器采用RISC架构

如何使用WDT来增强MCU的抗干扰能力：

喂狗不要加在MCU定时器中断服务程序中！

就把喂狗部分分散到其他地方：

1、等待查询的循环体内部

2、耗时很大的函数体内部

3、主程序任务队列中

测量转速：

霍尔元件、红外（红外反射式光耦、红外发射接收对管）。

如何用数字方法来测量两个同频不同相的正弦信号的相位差

本设计目的在于测量出任意两相同频率正弦信号之间的相位差，并将测量结果以数字形式显示出来。

具体实现方法为：

先通过比较电路将两路同频信号分别转换为相应的脉冲信号，然后将其中的一路信号通过反相器取反后与另一路信号相与，得到一等脉宽的脉冲波形，此脉冲波形的脉宽t，即表示两信号的相位差。

将原信号对应的任意一路脉冲信号（周期为T）倍频后，作为单片机计数器的计数脉冲，并对相位差脉冲记数，得记数值为W。

设倍频电路的倍频系数为A，则记数脉冲周期为T／A，可得到两信号相位差角计算公式如下：

Q=360*t/T=360*W*（T/A）/T=360*W/A=W*N

其中N＝360／A，N为常数，是相位测量系统的最小精确度。

经过单片机系统编程即可实现此简单运算式，并将运算结果Q送LED显示。

原理框图如图1所示:

Vi1

Vi2

图1电路原理方框图

3、度频率测量

fx=（N/M）×fs

已经参数要能够计算

画出等精度频率计的原理框图，并简要说明

原理说明:

门控信号的边沿与fx的上升沿严格对准；

Fs越高，相对误差越小；

误差几乎与fx无关。

4、DDS（DirectDigitalSynthesis直接数字合成）

如何用DDS方法构成任意周期波形信号发生器

用累加器按频率要求相对应的相位增量进行累加，再以累加相位值作为地址码，取存放于ROM中的波形数据，经D/A转换、滤波即得所需波形。

原理如下图：

　由图1可见，其主要由标准参考频率源、相位累加器、波形存储器、数／模转换器等部分组成。

其中，参考频率源一般是一个高稳定的晶体振荡器，其输出信号用于DDS中各部件同步工作。

当频率合成器正常工作时，在标准频率参考源的控制下（频率控制字K决定了其相位增量），相位累加器则不断地对该相位增量进行线性累加，当相位累加器积满量时就会产生一次溢出，从而完成一个周期性的动作，即合成信号的一个频率周期。

累加器的输出地址对波形ROM进行寻址，从而把存储在相位累加器中的抽样值转化成对应的正弦波幅度序列。

通过高速D／A变换把数字量变成模拟量，经过低通滤波器进一步平滑并滤掉带外杂散，得到所需的波形。

⏹如何用DDS方法控制正弦信号频率

⏹如何用DDS方法控制正弦信号相位

⏹如何用DDS方法控制正弦信号幅度（数字控制）

⏹如何用DDS方法构成正交信号发生器

⏹DDS专用芯片：

AD9850

FW为频率字，N为累加器位宽，M为ROM查找表位宽,fout为输出频率，fclk为标准频率

M取N的高M位

如果：

当频率字FW=1的时候，经过1s，相位累加器的输出从取M位后为1～1023

放一个大小为的正弦表格，当

ROM表格的输出正好是1Hz的正弦波形的离散值；当

ROM表格的输出在1s里面正弦波形循环了2次，正好是2Hz的正弦波形的离散值；当

，ROM表格的输出在1s里面正弦波形循环了M次正好是MHz的正弦波形的离散值。

正交信号发生器

5、温度控制系统

原理框图

简要控制程序流程图

热电偶：

电压差信号

模拟部分

1、电阻按材料分可分成以下几类

a、碳膜电阻b、金属膜电阻c、绕线电阻d、水泥电阻

在有防火要求的使用场合，不适合使用的电阻？

（金属膜电阻）

在高频电路中，不适合选用的电阻？

（绕线电阻）

电容元件的主要技术参数

a、标称容量,如:

电解电容100µF/25V,

例：

CBB电容2700pF/63V、272J（K）

c、精度：

±5%（J级）±10%（K级），±20%（M级）电解电容允许误差。

MOS管特点

a、电压控制元件，输入阻抗高。

b、导通电阻Ron大.

c、工作频率高（对功率器件而言）

d、是一种元细胞集成器件,适合并联

e、DS极之间内部寄生二极管

电解电容寿命：

工作温度每降低10°C，电解电容寿命增加一倍。

每增加10°C，寿命减少一倍。

运算放大器指标中的GBW参数，GBW=Avd•fH，Avd为中频开环差模增益，fH为上限截止频率

运算放大器的特点：

开环增益无限大的、输入阻抗无限大、输出电阻为零、端口吸入电流为0；

CMRR，共模抑制比

此指标表示集成运放对共模信号的抑制能力（共模信号通常是一种干扰信号）。

定义

LDO（lowdropoutregulator）,低压差线性稳压器，数据放大器

集成仪表放大器INA128特点

INA128和INA129是低功耗高精度的通用仪表放大器,它们通用的3运放3-opamp设计和体积小巧使其应用范围广泛.反馈电流Current-feedback输入电路即使在高增益条件下（G=100时200kHz）也可提供较宽的带宽.单个外部电阻可实现从1至10000的任一增益选择INA128提供工业标准的增益等式gainequationINA129的增益等式与AD620兼容.

INA128/INA129用激光进行修正微调具有非常低的偏置电压（50mV）温度漂移0.5μV/°C和高共模抑制在G=100时120dB其电源电压低至±2.25V且静态电流只有700uA是电池供电系统的理想选择内部输入保护能经受±40V电压而无损坏

INA128/INA129的封装为8引脚塑料DIP和SO-8表面衬底封装规定温度范围为–40°C至+85°C,INA128还有对应的双配置INA2128

摆率（转换速率SlewRate）

SR表示运放所允许的输出电压Vo对时间变化率的最大值。

对于LM324，其SR=0.5V/µs,当输入信号频率为f=100kΗz时，其最大不失真输出电压:

通用运放的SR一般为1-10V/µs,而高速运放可达1000V/µs.

如LM324:

它的SR=0.5V/µs.如把LM324接成电压跟随器，当输入电压超过0.8V时，则它的输出会出现失真。

2、电源系统设计

直流稳压电源有两种（各自的优缺点）：

A、线性直流稳压电源

该类电源优点是稳定性高，纹波小，可靠性高，易做成多路，输出连续可调的成品。

缺点是体积大、较笨重、效率相对较低。

这类稳定电源又有很多种，从输出性质可分为稳压电源和稳流电源及集稳压、稳流于一身的稳压稳流（双稳）电源。

从输出值来看可分定点输出电源、波段开关调整式和电位器连续可调式几种。

从输出指示上可分指针指示型和数字显示式型等等。

B、非线性直流稳压电源（开关电源）

开关型稳压电源是和线性电源相对而说的，开关电源的优点在于效率高、输出电压可以比输入电压高，也可以比输入电压低。

缺点在于输出纹波比线性电源差很多，精度也远远达不到线性电源的精度。

优点:

体积小、功率大、输出电压稳定、抗干扰强。

缺点：

怕雷击、比变压器电源故障率高

稳压电源的主要技术指标（掌握主要的5个技术参数）:

A、额定输出电压

B、最大输出电流

C、输出电压容差

D、输入电压范围

E、输出电压纹波

F、负载效应

G、源效应

H、输入功率因数PF

I、输入电流谐波THD

J、工作环境条件：

如温度、湿度等

输入失调电压Uio，输入失调电压是加在两输入端之间，使输出为零所需要的电压。

消除放大电路零位误差的几种方法

1、选用具有零位调整的运放。

2、在放大器输入端加一偏置电路。

3、单电源供电的放大电路，主要加一完全对称的放大电路，并且把其中一路接地。

运放选用同一芯片内的运放，以便消除温飘的影响。

隔离放大器

在医用仪器等产品中需要对被测信号进行电气隔离，电气隔离有两种：

a用光耦隔离,用于低频

b用变压器磁隔离,用于高频

1、用线性光耦隔离

TIL300技术指标：

BW:

200KHzVF=1.25VIFmax=50mA

隔离电压3500V线性度：

3‰

设：

K1=

这里K3=1，由手册给定。

而IF=1nA~20mA。

经实测全量程内（0~2.5V）线性度在0.2%内。

三、高频部分

一基本知识

1.高频放大器

小信号调谐放大器：

窄带，选频和滤波

低噪声放大器：

系统前级，降低总噪声

高频谐振功率放大器：

窄带，丙类。

三个状态（欠压：

效率低，基极调幅。

临界：

输出功率最高，发射机末端。

过压：

效率可能最高，中间级。

）

2.振荡器：

晶振频稳度最高，改进电容次之，其它普通振荡器最差。

3.混频：

二极管、三极管、场效应管、模拟相乘器。

4.检波

Ø包络检波：

大信号，AM

Ø同步检波:

AM,DSB,SSB

5.反馈控制电路

Ø自动增益控制：

AGC

Ø自动频率控制：

AFC

Ø自动相位控制：

PLL/APC

5.测试测量

Ø示波器：

高于6MHz信号，用高阻探头×10、测AM信号m值方法：

峰谷法和梯形法。

Ø扫频仪（系统测量）、频谱仪（信号测量）

6.名词：

ØAM：

普通调幅AmplitudeModulation。

ØDSB：

抑制载波的双边带调制

ØSSB：

抑制载波的单边带调制

ØFM：

频率调制FrequencyModulation

ØVCO：

电压控制（压控）振荡器

ØAGC：

自动增益控制（AutomaticGainControl）

ØAFC：

自动频率控制（automaticfrequencycontrol）

ØAPC：

自动相位控制

ØPLL：

（PhaseLockedLoop）锁相环

7.集成电路

MC1496单通道模拟相乘器

MC1490MC1490P射频／中频／音频放大器

AD603

MC145151/2

NE564

模拟锁相环SE564芯片的最高工作频率可达50MHz，采用+5V单电源供电，电路设计所使用的元件不多，关键步骤是设置中心频率和如何滤波两个方面。

特别适用于高速数字通信中FM信号和FSK（移频键控）信号的调制和解调，且不需外接复杂的滤波器。

芯片采用双极性工艺，电路由限幅器、鉴相器、压控振荡器、放大器、直流恢复电路和施密特触发器等六部分组成

74HC4046：

用于频率合成

BA1404：

76~108MHz

BH1415：

可编程控制和现实发射频率76~108MHz

BH1417F:

可控发射频率76~108MHz

TEA5767

TEA5767HN基本资料：

　　􀁺高灵敏、低噪声高频放大器，

　　􀁺收音频率：

87.6MHz~108MHz，（支持频率范围在76MHz~87.5MHz之间的校园收音频道），

　　􀁺LC调谐振荡器使成本更低，RFAGC电路

　　􀁺内置调频中频选择，I2C总线控制

　　􀁺内置FM立体声解调器，PLL合成调谐解码器

　　􀁺两个可编程端口，软静音，SNC（立体声噪声消除）

　　􀁺自适应立体声解码，自动搜索功能

　　􀁺等待模式，需要一个32.768KHz晶体

　　􀁺40脚LQFP封装

FM收音原

nRF905单片无线收发器，特点：

真正的单片

低功耗ShockBurst工作模式　　

工作电源电压范围1.9—3.6V　　

多通道工作—ETSI/FCC兼容　　

通道切换时间　　<650us

极少的材料消耗　　

无需外部SAW滤波器　　

输出功率可调至10dBm　　

传输前监听的载波检测协议　　

当正确的数据包被接收或发送时有数据准备就绪信号输出　　

#基本问题

1.调幅发射机框图和原理

2.超外差接收机框图和原理

3.电容和电感三点式振荡器比较

电容三点式：

（优）输出波形好，频率高；（缺）调谐会影响起振。

电感三点式：

（优）调谐不会影响起振；（缺）输出波形差，谐波多，频率不能过高。

总上，由于电容三点式具有工作频率高、波形好等优点，从而应用更广泛。

4.小信号调谐放大器和高频谐振功放的比较

5.频稳度？

提高的措施

提高的措施：

1、提高振荡回路的标志准性；2、减小晶体管的影响；3、提高回路的品质因数；4、减小电源、负载等的影响；5、将振荡电路安装在远离热源的位置；6、将振荡器屏蔽起来。

分析与应用

1.锁相频率合成

Ø输出与输入频率的关系

（注：

以M代R）

Ø给出输出频率，计算分频比

2.振荡器原理图分析

Ø分析何种电路，功能？

Ø分析电路优缺点

Ø

分析关键元件的作用和选型注意事项

三端稳压器

78系列，最大输入电压35V，输出电流1A，输出电压误差5%

常用型号:

7805，7806，7808，7809，7812，7815，7818，7824（40V）

78M系列，最大输入电压35V,输出电流500mA,

78L系列，最大输入电压32V,输出电流100mA,

78系列三端稳压器要求输入与输出间压差在3V以上。

否则输出电压不能稳定。

78系列为正极性稳压器与之对应的有负极性稳压器79系列。

如：

7905（-5V）,7909（-9V）,7912（-12V）,79L05（-5V,100mA）等

基准稳压电源

A/D转换器，D/A转换器常需用高精度基准电压即要求基准参考电压不仅稳定，温度系数也要求小，时漂也要求小。

只有这样才能保证有较高的电压采样精度。